CN103488220B - 一种供电装置及供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及供电装置。本发明解决了现有用电产品接通电源瞬间的电压不可控的问题，提供了一种供电装置及供电方法，其技术方案可概括为：一种供电装置，包括供电控制单元、供电执行单元、延时单元、相位鉴别单元、电源输入端及电源输出端，供电控制单元与供电执行单元连接，供电执行单元与延时单元连接，相位鉴别单元与延时单元连接，电源输入端分别与相位鉴别单元及供电执行单元连接，电源输出端与供电执行单元连接。本发明的有益效果是：可以对用电产品接通电源时的初始相位进行控制，适用于用电设备供电。

Description

一种供电装置及供电方法

技术领域

本发明涉及供电装置，特别涉及单相交流供电初相位控制技术。

背景技术

目前在电子产品的设计和开发时，产品在设计开发阶段要测试验证反复进行通电是否损坏。验证方式主要还是快速通电和快速断电，在时间方面进行一个验证，衡量产品是否容易损坏。验证方式可以是人工进行通电和断电操作，也可以是仪器进行自动的通电和断电操作。人工操作（手动接通电源线或打开产品电源开关）时间精确度差，仪器控制时间精度高但有仪器成本费用。其目的就是发现电子产品在供电瞬间是否容易损坏。

通过对供电瞬间损坏的电子产品分析发现，由于220V交流电是50Hz的正弦电压，不同时刻电压不一致，最低电压可能是0V，最高电压正向和负向电压会达到311V左右，当供电线路电压较高的时刻，此时对电子产品供电，电子产品更容易损坏。

目前我们家用和办公所使用的市电是220V/50Hz的交流电正弦电压，如图1所示，当用电产品接通电源时，供电电网的电压是不确定的，可能是正弦电压上面的任意一个值，范围在到变化（约为-311V到+311V电压）。

用电产品接通电源时，若电压的绝对值越高，产品承受的冲击电压和电流越大，最大的时候是和（即-311V与+311V）时。若用电产品接通电源时，电压刚好为0V，那么该产品不会承受冲击电压和电流。

用电产品承受冲击电压和电流越大，产品越容易损坏。但是这也是在实际使用中无法避免的，在接通电源的瞬间，根据电网电压值的不同，会产生或大或小的冲击电压和电流。

为了验证用电产品的稳定性，产品厂商会对用电产品进行反复的供电和断电操作，模拟用电产品在用户现场的使用情况。但这种方式仍然是与用户现场采用相同的随机供电方式，在接通电源的瞬间，电网电压越高则冲击电压和电流越大，用电产品越容易损坏，随机供电的方式在接通瞬间其电压不可控，接通时可能电压高也可能电压低，这种随机供电的验证方式发现用电产品的问题效率较低。

发明内容

本发明的目的就是克服目前用电产品接通电源瞬间的电压不可控的缺点，提供一种供电装置及供电方法。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，一种供电装置，其特征在于，包括供电控制单元、供电执行单元、延时单元、相位鉴别单元、电源输入端及电源输出端，所述供电控制单元与供电执行单元连接，供电执行单元与延时单元连接，相位鉴别单元与延时单元连接，电源输入端分别与相位鉴别单元及供电执行单元连接，电源输出端与供电执行单元连接；

所述供电控制单元，用于向供电执行单元发送供电信号及断电信号；

所述相位鉴别单元，用于对电源输入端输入的交流电源进行相位识别，向延时单元给出相位脉冲信号；

所述延时单元，用于在接收到相位脉冲信号后，在其基础上根据预设的延时时间进行延时，延时结束后向供电执行单元发送脉冲信号；

所述供电执行单元，用于接收供电控制单元的供电信号或断电信号，接收到供电信号后，当接收到延时单元发送的脉冲信号时才执行供电，使电源输入端与电源输出端接通，接收到断电信号后切断电源输入端与电源输出端之间的连接。

优选地，所述延时单元由处理器内部的定时器构成或者由其他可编程逻辑器件实现，所述预设的延时时间范围为0～20毫秒。

优选地，所述供电执行单元包括D触发器和继电器，所述D触发器用于接收供电控制单元的供电信号或断电信号，并在接收所述延时单元的脉冲信号后，把所述供电信号或断电信号信号输出到继电器；所述继电器用于，根据从D触发器接收的供电信号后执行供电操作，并在接收到断电信号后执行断电操作。

本发明的另一个目的提供一种供电方法，应用于上述供电装置，包括以下步骤：

A.延时单元预设延时时间；

B.相位鉴别单元对输入的交流电源进行相位识别，得到相位脉冲信号，并输出给延时单元；

C.延时单元在所述相位脉冲信号的基础上延时所述预设延时时间后，将所述相位脉冲信号输出到供电执行单元；

D，所述供电控制单元输出是否供电的信号到供电执行单元，所述供电执行单元利用输入的相位脉冲信号执行供电或断电操作。

优选地，上述步骤A中，所述预设延时时间为0～20毫秒。

优选地，上述步骤A中，所述延时单元预设延时时间为供电时需要的初始相位角。

优选地，所述步骤D具体包括：

D1、延时单元输出的相位脉冲信号触发供电执行单元中的D触发器的时钟管脚；

D2、供电控制单元输出供电命令到供电执行单元中的D触发器，D触发器利用延时单元输出的相位脉冲信号，输出信号到供电执行单元的继电器，由供电执行单元的继电器执行供电或断电操作。

优选地，上述供电方法的所述步骤A之前还包括：供电控制单元设置供电后保持时间、断电的断电时间以及循环次数；

具体地，所述循环次数是指1次或多次供电。

本发明的有益效果是，通过上述带初始相位控制的供电装置及其处理方法，用户可以对用电产品接通电源时的初始相位进行控制，进而可以选择出所需要的接通电压，如在测试时，选择接通电压为+311V或-311V，而在用户使用时可以选择接通电压为0V，方便用户，提高测试效率，且在用户使用用电产品时，对用电产品进行保护。

附图说明

图1是220V/50Hz市电的波形图；

图2是本发明带初始相位控制的供电装置的结构框图；

图3为本发明实施例中各单元信号波形示意图；

图4为本发明实施例的相位鉴别单元的原理示意图；

图5为本发明实施例的供电执行单元的功能示意图；

图6为本发明供电方法的流程图。

其中，a为交流市电波形，b为相位鉴别单元输出的相位脉冲信号波形，c为延时单元延时5毫秒之后输出的脉冲信号波形，d为供电执行电源输出的电源波形。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，详细描述本发明的技术方案。

本发明带初始相位控制的供电装置的结构框图参见图1。本发明带初始相位控制的供电装置，包括供电控制单元、供电执行单元、延时单元、相位鉴别单元、电源输入端及电源输出端，其中，供电控制单元与供电执行单元连接，供电执行单元与延时单元连接，相位鉴别单元与延时单元连接，电源输入端分别与相位鉴别单元及供电执行单元连接，电源输出端与供电执行单元连接；这里，供电控制单元用于向供电执行单元发送供电信号及断电信号；相位鉴别单元用于对电源输入端输入的交流电源进行相位识别，向延时单元给出相位脉冲信号；延时单元用于在接收到相位脉冲信号后，在其基础上根据预设的延时时间进行延时，延时结束后向供电执行单元发送脉冲信号；供电执行单元用于接收供电控制单元的供电信号或断电信号，接收到供电信号后，当接收到延时单元发送的脉冲信号时才执行供电，使电源输入端与电源输出端接通，接收到断电信号后切断电源输入端与电源输出端之间的连接。

本发明带初始相位控制的供电装置的处理方法中，首先用户预设延时时间，然后在用户选择接通电源时，系统对输入交流电源进行相位识别，得到相位脉冲信号，再在相位脉冲信号的基础上延时预设延时时间后输出电源。

实施例

本发明实施例中带初始相位控制的供电装置的结构框图参见图1。本例中，电源输入端输入为220V/50Hz的交流市电，本实施例的带初始相位控制的供电装置，包括供电控制单元、供电执行单元、延时单元、相位鉴别单元、电源输入端及电源输出端，其中，供电控制单元与供电执行单元连接，供电执行单元与延时单元连接，相位鉴别单元与延时单元连接，电源输入端分别与相位鉴别单元及供电执行单元连接，电源输出端与供电执行单元连接。

这里，供电控制单元用于向供电执行单元发送供电信号及断电信号；相位鉴别单元用于对电源输入端输入的交流电源进行相位识别，向延时单元给出相位脉冲信号，此处相位鉴别单元可以选择找出每个正弦交流周期的0度相位，也可以选择找出每个正弦交流周期的90度相位；延时单元用于在接收到相位脉冲信号后，在其基础上根据预设的延时时间进行延时，延时结束后向供电执行单元发送脉冲信号，此处，由于电源输入端输入的电源采用220V/50Hz的交流市电，则由于50Hz的市电周期为20毫秒，因此预设的延时时间范围一般为0～20毫秒；供电执行单元用于接收供电控制单元的供电信号或断电信号，接收到供电信号后，当接收到延时单元发送的脉冲信号时才执行供电，使电源输入端与电源输出端接通，接收到断电信号后切断电源输入端与电源输出端之间的连接。延时单元由处理器内部的定时器构成或者由其他可编程逻辑器件实现，所述预设的延时时间范围为0～20毫秒。供电控制单元一般是指处理器。

如图4所示的相位鉴别单元，对电源输入端输入的交流电源进行相位识别，找出每个正弦交流周期的0度相位。首先通过变压器对交流电压进行降压和隔离，保证低压电路可以使用以及安全。变为有效值为1V的正弦交流电压，通过比较器进行比较，当正弦电压0～180度正半周期时，比较器输出高电平；当正弦电压180～360度负半周期时，比较器输出低电平；即：比较器输出由低电平跳变到高电平的上升沿就是交流电压的0度相位角。

如图5所示的供电执行单元包括D触发器和继电器，所述D触发器用于接收供电控制单元的供电信号或断电信号，并在接收所述延时单元的脉冲信号后，把所述供电信号或断电信号信号输出到继电器。延时单元输出的相位脉冲信号触发供电执行单元中的D触发器的时钟管脚；供电控制单元输出供电命令到供电执行单元中的D触发器，D触发器利用延时单元输出的相位脉冲信号，输出信号到供电执行单元的继电器，由供电执行单元的继电器执行供电或断电操作。

参见图6，本发明另一个目的，本发明实施例提供一种供电方法，其具体步骤如下：

步骤601，延时单元预设延时时间。所述预设延时时间为供电时需要的初始相位角，通过供电控制单元进行配置，根据需要时间配置定时器参数。在本步骤之前还包括：供电控制单元设置供电后保持时间、断电的断电时间以及循环次数；所述循环次数是指1次或多次供电。本步骤中，预设延时时间可以为0～20毫秒，因为一般我们在使用时都是在电源输入端输入的220V/50Hz交流市电，则由于50Hz的市电周期为20毫秒，因此预设的延时时间范围一般为0～20毫秒。

步骤602，相位鉴别单元对输入的交流电源进行相位识别，得到相位脉冲信号，并输出给延时单元。本步骤中，输入交流电源一般都为220V/50Hz交流市电，进行相位识别可以为找出每个正弦交流周期的0度相位，也可以为找出每个正弦交流周期的90度相位。

步骤603，延时单元在所述相位脉冲信号的基础上延时所述预设延时时间后，将所述相位脉冲信号输出到供电执行单元。

步骤604，所述供电控制单元输出是否供电的信号到供电执行单元，所述供电执行单元利用输入的相位脉冲信号执行供电或断电操作。本步骤具体包括：延时单元输出的相位脉冲信号触发供电执行单元中的D触发器的时钟管脚；D2、供电控制单元输出供电命令到供电执行单元中的D触发器，D触发器利用延时单元输出的相位脉冲信号，输出信号到供电执行单元的继电器，由供电执行单元的继电器执行供电或断电操作。

举例如下：

若要实现对被测用电产品在90度相位时的供电测试，则若该相位识别是找出每个正弦交流周期的0度相位，则需要延时单元预设的延时时间为5毫秒，此时各单元输出的波形示意图如图3所示，可见相位鉴别单元的输出b上升沿都对应交流市电a中的0度相位角，而延时单元的输出c可以看出其对应交流市电a中的90度相位角，则此时供电执行单元输出的电源波形是从波峰开始的，即是指从最高电压开始输出，可以对用电产品进行准确验证；同理，若该相位识别是找出每个正弦交流周期的90度相位，则需要延时单元预设的延时时间为0毫秒或10毫秒。

同理，若是用户正常使用用电产品，可以根据预设延时时间使供电时输出的电压为0V，对用电产品起到保护作用。

Claims (14)

1.一种供电装置，其特征在于，包括供电控制单元、供电执行单元、延时单元、相位鉴别单元、电源输入端及电源输出端，所述供电控制单元与供电执行单元连接，供电执行单元与延时单元连接，相位鉴别单元与延时单元连接，电源输入端分别与相位鉴别单元及供电执行单元连接，电源输出端与供电执行单元连接；

所述供电控制单元，用于向供电执行单元发送供电信号及断电信号；

所述相位鉴别单元，用于对电源输入端输入的交流电源进行相位识别，向延时单元给出相位脉冲信号；

所述延时单元，用于在接收到相位脉冲信号后，在所述相位脉冲信号基础上根据预设的延时时间进行延时，延时结束后向供电执行单元发送脉冲信号，所述预设延时时间为根据供电时需要的初始相位角进行计算得到的时间；

所述供电执行单元，用于接收供电控制单元的供电信号或断电信号，接收到供电信号后，当接收到延时单元发送的脉冲信号时才执行供电，使电源输入端与电源输出端接通，接收到断电信号后切断电源输入端与电源输出端之间的连接。

2.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述相位鉴别单元中，对电源输入端输入的交流电源进行相位识别是指：找出每个正弦交流周期的0度相位。

3.如权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述延时单元由处理器内部的定时器构成或者由其他可编程逻辑器件实现，所述预设的延时时间范围为0～20毫秒。

4.如权利要求1-3任一项所述的供电装置，其特征在于，所述供电执行单元包括D触发器和继电器，所述D触发器用于接收供电控制单元的供电信号或断电信号，并在接收所述延时单元的脉冲信号后，把所述供电信号或断电信号输出到继电器；

所述继电器用于，根据从D触发器接收的供电信号后执行供电操作，并在接收到断电信号后执行断电操作。

5.一种供电方法，应用于权利要求1-3任一项所述的供电装置，其特征在于，包括以下步骤：

A.延时单元预设延时时间，所述预设延时时间为根据供电时需要的初始相位角进行计算得到的时间；

B.相位鉴别单元对输入的交流电源进行相位识别，得到相位脉冲信号，并输出给延时单元；

C.延时单元在所述相位脉冲信号的基础上延时所述预设延时时间后，将所述相位脉冲信号输出到供电执行单元；

D，所述供电控制单元输出是否供电的信号到供电执行单元，所述供电执行单元利用输入的相位脉冲信号执行供电或断电操作。

6.如权利要求5所述的供电方法，其特征在于，步骤A中，所述预设延时时间为0～20毫秒。

7.如权利要求6的供电方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：

D1、延时单元输出的相位脉冲信号触发供电执行单元中的D触发器的时钟管脚；

D2、供电控制单元输出供电命令到供电执行单元中的D触发器，D触发器利用延时单元输出的相位脉冲信号，输出信号到供电执行单元的继电器，由供电执行单元的继电器执行供电或断电操作。

8.如权利要求5-7任一项所述的供电方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括：

供电控制单元设置供电后保持时间、断电的断电时间以及循环次数。

9.如权利要求8所述的供电方法，其特征在于，所述循环次数是指1次或多次供电。

10.一种供电方法，应用于权利要求4所述的供电装置，其特征在于，包括以下步骤：

A.延时单元预设延时时间，所述预设延时时间为根据供电时需要的初始相位角进行计算得到的时间；

B.相位鉴别单元对输入的交流电源进行相位识别，得到相位脉冲信号，并输出给延时单元；

C.延时单元在所述相位脉冲信号的基础上延时所述预设延时时间后，将所述相位脉冲信号输出到供电执行单元；

D，所述供电控制单元输出是否供电的信号到供电执行单元，所述供电执行单元利用输入的相位脉冲信号执行供电或断电操作。

11.如权利要求10所述的供电方法，其特征在于，步骤A中，所述预设延时时间为0～20毫秒。

12.如权利要求10的供电方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：

D1、延时单元输出的相位脉冲信号触发供电执行单元中的D触发器的时钟管脚；

D2、供电控制单元输出供电命令到供电执行单元中的D触发器，D触发器利用延时单元输出的相位脉冲信号，输出信号到供电执行单元的继电器，由供电执行单元的继电器执行供电或断电操作。

13.如权利要求10-12任一项所述的供电方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括：

供电控制单元设置供电后保持时间、断电的断电时间以及循环次数。

14.如权利要求13所述的供电方法，其特征在于，所述循环次数是指1次或多次供电。